CN101540138B - 一种媒体独立接口信号传输系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种媒体独立接口信号传输系统，其特征在于，包括：发送端和接收端；其中，所述发送端包括顺序连接的编码电路、发送端媒体独立接口、差分电路和发送端隔离电路，所述接收端包括顺序连接的接收端隔离电路、差分转换电路、接收端媒体独立接口和解码电路。本发明还公开了一种媒体独立接口信号传输方法。

Description

一种媒体独立接口信号传输系统和方法

技术领域

本发明涉及信号传输领域，尤其涉及的是一种使用MII(MediaIndependent Interface)，即媒体独立接口进行信号传输的系统和传输方法。

背景技术

LED显示是采用驱动芯片控制LED灯点的点亮及其点亮时间来实现的，典型的LED显示控制芯片是采用串行移位来传输显示数据，其控制信号包括：串行数据data，串行时钟clk，数据加载load，以及驱动输出使能oe。在实际应用中，LED灯点与驱动芯片一起构成灯具，而这些灯具的控制则依靠控制系统来完成，但许多应用的情况是系统与灯具之间需要进行长距离信号传输。传统的方案是采用如下解决方案来完成4线信号的长距离传输：在发送端，系统控制器发出级联控制信号data_in、load_in、oe_in、clk_in，编码电路对这4路信号按照一定的规则进行编码得到信号data、load、oe、clk，由差分芯片将上述4个信号转化为4对差分信号data⁺及data^-，load⁺及load^-，oe⁺及oe^-，clk⁺及clk^-，在经过发送端线圈隔离之后，将这4对差分信号作长距离传输。在接收端，上述4对差分信号经过接收端线圈隔离之后，由接收端的差分芯片将其转换为非差分的data，load，oe，clk信号，由于这4个信号均为编码后的信号，不能直接用于LED驱动芯片的控制，因此需要通过解码电路的解码得到data_out、load_out、oe_out、clk_out，然后发送给驱动芯片，完成信号传输的过程。

使用上述方案进行信号传输存在以下问题：

1、在差分信号进行传输时，为了保护端口，需要采取隔离措施，如采用线圈隔离等，但差分信号为了能通过线圈，则必须在发送端进行编码，在接收端进行解码，在上述的方案中，发送端和接收端的编码、解码实现均比较复杂；

2、长距离传输时传输速率难以提高；

3、这种电路在EMC电磁兼容方面辐射较大。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种使用MII(Media Independent Interface)，即媒体独立接口进行信号传输的系统和传输方法。。

本发明的技术方案如下：

一种媒体独立接口信号传输系统，包括：发送端和接收端；

所述发送端包括顺序连接的编码电路、发送端媒体独立接口、差分电路和发送端隔离电路；

所述编码电路用于接收发送端驱动信号流，编码为发送端控制信号流，通过所述发送端媒体独立接口输出；

所述差分电路用于接收所述发送端控制信号流，编码为差分信号流通过所述发送端隔离电路输出；

所述接收端包括顺序连接的接收端隔离电路、差分转换电路、接收端媒体独立接口和解码电路；

所述接收端隔离电路用于接收所述差分信号流，由所述差分转换电路转换为接收端控制信号流；

所述解码电路用于通过所述接收端媒体独立接口，接收所述接收端控制信号流，将其解码为接收端驱动信号流并输出。

所述的系统，所述发送端还包括与所述编码电路相连接的控制电路，用于控制所述发送端驱动信号流的产生和传输。

所述的系统，所述接收端还包括与所述解码电路相连接的LED驱动电路，用于接收所述接收端驱动信号流，驱动LED灯点。

所述的系统，所述编码电路包括编码模块、时钟模块和使能模块；

所述时钟模块与所述编码模块相连接，用于产生第二时钟信号；

所述使能模块与所述编码模块相连接，用于产生第二使能信号；

所述编码模块用于根据所述第二使能信号，接收所述发送端驱动信号流，按照媒体独立接口协议要求，采用所述第二时钟信号进行编码，通过所述发送端媒体独立接口向所述差分电路输出所述发送端控制信号流。

一种媒体独立接口信号传输方法，包括以下步骤：

A1、接收发送端驱动信号流，编码为发送端控制信号流，并转换为差分信号流输出；

A2、接收所述差分信号流，转换为接收端控制信号流，解码为接收端驱动信号流并输出。

所述的方法，步骤A1具体执行以下步骤：接收发送端驱动信号流，在发送端驱动信号流为两线信号时，获取其中的第一数据信号和第一时钟信号，编码为发送端控制信号流，并转换为差分信号流输出。

所述的方法，步骤A1具体执行以下步骤：接收发送端驱动信号流，在发送端驱动信号流为四线信号时，获取其中的第一数据信号、第一时钟信号、第一加载信号和第一使能信号，编码为发送端控制信号流，并转换为差分信号流输出。

所述的方法，步骤A1中，所述发送端控制信号流包含第二数据信号、第二时钟信号和第二使能信号，所述编码为发送端控制信号流包括以下步骤：

A11、在所述第二使能信号有效时，发送一个固定数据包头；

A12、使用所述第二时钟信号对发送端驱动信号流采样；

A13、将所述固定数据包头和所述采样结果作为所述第二数据信号，输出所述第二数据信号、所述第二时钟信号和所述第二使能信号。

所述的方法，步骤A2中，所述接收端控制信号流包含第二数据信号、第二时钟信号和第二使能信号；所述解码为接收端驱动信号流包括以下步骤：在第二使能信号有效时，使用第二时钟信号对第二数据信号进行采样。

采用上述方案，本发明通过MII(Media Independent Interface)即媒体独立接口传输LED驱动信号，不仅解决了现有技术存在的问题，而且明显具有以下优势：

1、通过MII接口及其相应电路传输多线LED驱动芯片控制信号，传输距离最大能够达到100m，同时还可以达到较高的传输速率(如上述的100Mbit/s)，较好地满足了长距离传输的应用需求。

2、MII接口是符合IEEE规定的以太网通用接口，物理层为以太网PHY接口，利用标准化的传输方案，更加方便应用

3、信号的编解码方法方便易行，降低了系统实现的难度

4、发送与接收电路具有良好的EMC特性，信号传输过程当中便于做到信号屏蔽，防止干扰的产生。

附图说明

图1为本发明实施例1的示意图；

图2是本发明实施例2的示意图；

图3是本发明实施例3发送端的时序图；

图4是本发明实施例3接收端的时序图；

图5是本发明实施例4发送端的时序图；

图6是本发明实施例4接收端的时序图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种使用媒体独立接口传输LED驱动信号的系统，该系统包括：发送端和接收端。

其中发送端包括：顺序连接的控制电路111、编码电路112、发送端媒体独立接口113、差分电路114和发送端隔离电路115。

编码电路112用于接收发送端驱动信号流，例如，该信号流包括第一数据信号data_in、第一加载信号load_in、第一使能信号oe_in、第一时钟信号clk_in，编码电路对上述各信号按照媒体独立接口的协议要求进行编码，通过发送端媒体独立接口113输出发送端控制信号流到差分电路114，该信号流包括tx_data、tx_clk和tx_en，图1中所示差分电路114为以太网物理层芯片，即PHY，用于通过媒体独立接口113接收发送端控制信号流tx_data、tx_clk和tx_en，编码为差分信号对data⁺及data^-，输出，隔离电路115，图1中隔离电路115为耦合线圈，用于发送差分信号。

接收端包括顺序连接的接收端隔离电路121、差分转换电路122、接收端媒体独立接口123、解码电路124和LED驱动电路125。

接收端隔离电路121，图1所示为耦合线圈，接收差分信号对data⁺及data^-，差分转换电路122，图1所示为以太网物理层芯片，即PHY，用于将差分信号对data⁺及data^-转换为接收端控制信号流第二数据信号rx_data、第二时钟信号rx_clk和第二使能信号rx_en，通过接收端媒体独立接口123传输给解码电路124，解码电路124将接收到的接收端控制信号流第二数据信号rx_data、第二时钟信号rx_clk和第二使能信号rx_en，解码为接收端驱动信号流data_out、load_out、oe_out、clk_out输出给LED驱动电路125，LED驱动电路125驱动有关LED灯点。这样，使用MII接口较简便、快速地传输了LED驱动信号，根据不同应用环境，传输速率能达到100Mbps，传输距离可达到100米。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，作为一种优选实施例，编码电路112优选采用图2所示逻辑结构，包含编码模块、时钟模块和使能模块，编码模块同时与时钟模块和使能模块相连接，时钟模块向编码模块提供工作时钟tx_clk，使能模块向编码模块提供使能信号tx_en。编码模块接收到发送端驱动信号流，在使能信号tx_en有效时使用工作时钟tx_clk对各信号采样，按照一定逻辑，输出采样结果，即完成了信号编码工作，逻辑简单，编码速度较快。

实施例3

本实施例提供一种应用于上述任一实施例所描述系统的信号传输的方法，如图3和图4所示的时序图，其中，图3为发送端的时序图，图4为接收端的时序图，该方法主要步骤为：在发送端，按照MII接口传输协议要求，将信号编码，以差分信号对的形式发送出去；在接收端，接收到差分信号对后，按照相同传输协议进行解码。

优选地，如图3所示，发送端信号包括：第一数据信号data_in、第一加载信号load_in、第一使能信号oe_in、第一时钟信号clk_in，在使能信号tx_en有效时(图中所示为高电平有效)，在50MH_z时钟tx_clk的上升沿，分别对信号data_in、load_in、oe_in和clk_in进行采样，在T₁时刻，得到四个采样值load_in[0]、clk_in[0]、oe_in[0]、data_in[0]，将上述四个采样值赋值给2位位宽的信号tx_data，为了保证数据的正确传输，需要间隔一个时钟周期采样一次，因此，下一次系统采样时间应为T₂时刻，在T₂时刻，采样，即解码，得到load_in[1]、clk_in[1]、oe_in[1]、data_in[1]。

同样道理，将上述四个采样值赋值给tx_data，在T₃时刻和T₄时刻采样、赋值的情况同上，不再赘述。

需要说明的是，为了满足接口的协议要求，需要在传输数据开始时，发送一串字符，例如16’h55d5，作为tx_data的数据包头，对应tx_data的低位为tx_data[0]＝8’b11111111，高位为tx_data[1]＝8’b00001000；对于将数据tx_data、tx_clk、tx_en进行差分对转换的过程，以及在接收端接收到差分对信号data⁺及data^-后，将其还原成差分之前的信号形式的过程，属于公知常识，可以参考有关技术文献解决，不再赘述。

如图4所示，在接收端，在使能信号有效时，例如和发送端相同，同样是高电平有效；此时，使用时钟信号rx_clk的上升沿对数据信号rx_data进行采样，采样得到上述数据包头16’h55d5以后，表示新的数据包到来，之后在每个时钟信号的上升沿，对两位位宽的rx_data进行采样。

这样，一次采样会得到两个采样值，例如在图4中T₁时刻采样得到了load_out[0]、clk_out[0]，在T₂时刻采样得到了oe_out[0]、data_out[0]，使用寄存器将上述四个采样值暂存，在上述四个数据采样结束时，即在T₂时刻后一个时钟周期结束时，寄存器输出四个采样值load_out[0]、clk_out[0]、oe_out[0]、data_out[0]，以后的采样和输出过程同上，不再赘述，这样最后在接收端接收到了data_out、load_out、oe_out和clk_out，传输速率达到了50MHz×2bit＝100Mbps。

又一个例子，还可以采用25MHz时钟信号和四位位宽的数据信号传输数据，传输速率同样能够达到100Mbps。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于，发送端仅传输两个信号：第一时钟信号clk_in和第一数据信号data_in，如图5所示，在发送端时钟信号tx_clk为50MHz，在使能信号tx_en有效时，在时钟信号tx_clk的上升沿对clk_in和data_in进行采样，一次采样得到两个数据，例如在T₁时刻采样得到了clk_in[0]和data_in[0]，将采样结果赋值给两位位宽的tx_data，高位tx_data[1]为data_in[0]，低位为clk_in[0]，以后每个时钟信号的上升沿均对clk_in和data_in进行采样，采样方法和赋值方法同上，不再赘述。

需要说明的是，与实施例3相同，在数据开始传输时，需要发送一字符串，例如16’h55d5，作为tx_data的数据包头，对应tx_data的低位为tx_data[0]＝8’b11111111，高位为tx_data[1]＝8’b00001000；在接收端，如图6所示，使能信号rx_en有效时，使用时钟信号rx_clk的上升沿对数据信号rx_data进行采样，采样得到上述数据包头16’h55d5以后，表示新的数据包到来，之后在每个时钟信号的上升沿，对两位位宽的rx_data进行采样，一次采样会得到两个采样值，例如在图6中T1时刻，采样得到了clk_out[0]和data_out[0]，在T₂时刻采样得到了clk_out[1]和data_out[1]，以后各采样过程同上，不再赘述。这样在接收端，就得到了clk_out和data_out，传输速率为50MHz×2bit＝100Mbps。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种媒体独立接口信号传输系统，其特征在于，包括：发送端和接收端；

所述发送端包括顺序连接的编码电路、发送端媒体独立接口、差分电路和发送端隔离电路；

所述编码电路用于接收发送端驱动信号流，所述信号流包括第一数据信号、第一加载信号、第一使能信号、第一时钟信号，对上述各信号按照媒体独立接口的协议要求进行编码，编码后的信号流为发送端控制信号流，通过所述发送端媒体独立接口输出；

所述差分电路用于接收所述发送端控制信号流，编码为差分信号流通过所述发送端隔离电路输出；所述隔离电路为耦合线圈，用于发送差分信号；

所述接收端包括顺序连接的接收端隔离电路、差分转换电路、接收端媒体独立接口和解码电路；

所述接收端隔离电路用于接收所述差分信号流，由所述差分转换电路转换为接收端控制信号流；

所述解码电路用于通过所述接收端媒体独立接口，接收所述接收端控制信号流第二数据信号、第二时钟信号和第二使能信号，将其解码为接收端驱动信号流输出给LED驱动电路，所述LED驱动电路驱动对应LED灯点。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发送端还包括与所述编码电路相连接的控制电路，用于控制所述发送端驱动信号流的产生和传输。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收端还包括与所述解码电路相连接的LED驱动电路，用于接收所述接收端驱动信号流，驱动LED灯点。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述编码电路包括编码模块、时钟模块和使能模块；

所述时钟模块与所述编码模块相连接，用于产生第二时钟信号；

所述使能模块与所述编码模块相连接，用于产生第二使能信号；

所述编码模块用于根据所述第二使能信号，接收所述发送端驱动信号流，按照媒体独立接口协议要求，采用所述第二时钟信号进行编码，通过所述发送端媒体独立接口向所述差分电路输出所述发送端控制信号流。

5.一种媒体独立接口信号传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、接收发送端驱动信号流，编码为发送端控制信号流，并转换为差分信号流输出；步骤A1具体执行以下步骤：接收发送端驱动信号流，在发送端驱动信号流为两线信号时，获取其中的第一数据信号和第一时钟信号，编码为发送端控制信号流，并转换为差分信号流输出；或在发送端驱动信号流为四线信号时，获取其中的第一数据信号、第一时钟信号、第一加载信号和第一使能信号，编码为发送端控制信号流，并转换为差分信号流输出；

A2、接收所述差分信号流，转换为接收端控制信号流，解码为接收端驱动信号流并输出给LED驱动电路，所述LED驱动电路驱动对应LED灯点，所述接收端控制信号流包含第二数据信号、第二时钟信号和第二使能信号；所述解码为接收端驱动信号流包括以下步骤：在第二使能信号有效时，使用第二时钟信号对第二数据信号进行采样。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A1中，所述发送端控制信号流包含第二数据信号、第二时钟信号和第二使能信号，所述编码为发送端控制信号流包括以下步骤：

A11、在所述第二使能信号有效时，发送一个固定数据包头；

A12、使用所述第二时钟信号对发送端驱动信号流采样；

A13、将所述固定数据包头和所述采样结果作为所述第二数据信号，输出所述第二数据信号、所述第二时钟信号和所述第二使能信号。

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